高荷载水平下管片接头影响的度量原理

为对比高荷载水平对管片接头的影响,对管片接头非线性转动所导致的弯矩偏转现象进行了阐述,首次提出基于弯矩偏转现象测度管片接头效应的基本原理,并对该原理的实现方法、实际效果校验等开展了研究,研究表明:(1)高荷载水平下,单个管片接头对整环弯矩的影响程度可通过其对整环弯矩总量的贡献大小予以度量,单个管片接头对整环弯矩总量的贡献量即为该管片接头的偏转弯矩;(2)将偏转弯矩作为度量尺度具有物理意义明确、可进行加减运算、与结构极限承载力关联等优点;(3)采用增量法+弯矩搜索法计算偏转弯矩的最大误差小于3%;(4)高荷载水平下,管片接头对整环弯矩影响大小与其转动刚度的非线性程度相关,非线性越严重,则其对管片弯矩影响更大。

考虑剪切作用的盾构隧道管片接头力学模型研究

目前使用较广泛的盾构隧道管片接头研究模型往往视切向为刚性,大多考虑了轴力与弯矩的共同作用而忽视了剪力作用。然而剪切力可能会使接头位置发生剪切位移,严重时可能引起管片剪切破坏、隧道错台等。该文将轴向、切向和转动三个方向的位移作为已知荷载,分别推导接头区域内螺栓与混凝土结构的刚度矩阵,然后对刚度矩阵进行合成,得到管片接头考虑剪切时的力学模型。并以狮子洋盾构隧道工程为依托,对比了有限元法与该模型的计算结果。研究表明,模型与有限元法计算的结果规律相同,两者具有较好的一致性。该文建立的模型考虑了轴向、剪切及弯曲三个方向上荷载的耦合作用,使之更符合接头的实际情况。研究成果对补充管片接头力学模型有一定参考价值。

斜拉桥钢桥塔承压式钢-混结合段有限元分析

为研究斜拉桥钢桥塔端承压式钢-混凝土结合段的构造特点及传力机理,采用大型通用有限元分析软件ABAQUS建立了某斜拉桥钢-混结合段计算模型。分析了在正常使用阶段最不利荷载组合下,该桥钢-混结合段处的承压钢板、混凝土承台及钢塔中的应力分布情况。总结了斜拉桥钢桥塔承压式钢-混凝土结合段的传力特点。结果表明:采用该类构造形式的锚固区在正常使用阶段的最不利工况下,各部件均可满足现行公路桥规中的安全性与抗裂性要求;对于钢塔的钢-混结合段,可以通过有限元数值模拟的方式对其受力特性及传力机理进行研究,为设计提供数值参考;由于有限元软件会自动考虑部分塔身节段弹性压缩引起的预应力损失,因此在计算预应力损失时,采用了迭代计算方法剔除钢塔自重引起的预应力损失,并考虑其对结合面应力计算结果的影响;锚杆预应力的增大,将对混凝土承台产生不利影响,而对承压式钢-混凝土结合段及钢锚箱产生有利影响,且在弯矩较大的工况下,锚杆预应力的增大将对钢锚箱的受力产生有利影响,因此在选取锚杆预应力设计值时,要综合考虑其对各部件的影响。

混凝土管片接头有效弯曲刚度比的解析计算模型

混凝土管片及其径向接头的横向弯曲刚度直接影响到管片衬砌的弯矩分布。当混凝土管片的混凝土强度等级、主筋面积和接头连接螺栓的面积已知时,建立了混凝土管片和接头的极限弯矩计算模型。基于混凝土梁弯曲时截面变形假定,解析推导得到管片和接头的极限曲率表达式。分别定义了混凝土管片和接头的有效弯曲刚度及其弯曲刚度比,提出了混凝土管片接头有效弯曲刚度比的解析计算模型。分别参考北京地铁4#、东莞至惠州城际轨道交通工程某穿越东江水下隧道和上海地铁13#线隧道的工程参数,计算管片接头有效弯曲刚度和管片弯曲刚度的比值并进行对比。研究表明,管片接头有效弯曲刚度和管片弯曲刚度比在9%到11%之间,管片接头在衬砌中可以近似简化为铰接形式来进行内力计算。利用ANSYS软件建立等刚度管片环与铰接管片环模型,对比结果显示管片接头的存在使管片最大弯矩减小,弯矩分布发生很大变化。利用等刚度模型和铰接模型进行的内力计算可指导管片配筋,为工程提供参考。

修正惯用法管片环弯曲刚度有效率η和弯矩提高率ξ的研究

介绍了修正惯用法管片环弯曲刚度有效率和弯矩提高率的定义,论述了用梁-弹簧模型确定弯曲刚度有效率和弯矩提高率的方法,研究了接头刚度对弯曲刚度有效率和弯矩提高率的影响,提出了管片环弯曲刚度有效率和弯矩提高率的拟合公式,对盾构管片的设计具有一定的指导作用。

通缝拼装盾构隧道横向刚度有效率计算方法及其影响因素

基于盾构隧道横向刚度有效率的定义,推导根据管片纵缝接头刚度解析通缝拼装盾构隧道横向刚度有效率的计算公式,并以实例验证该计算公式的可行性。通过反演分析结果,阐明隧道所处地层的土体力学性能和隧道埋深对盾构隧道横向刚度有效率的影响机制。利用该计算公式分析多个单因素对横向刚度有效率的影响。结果表明:管片环的直径越大,盾构隧道的横向刚度有效率越大;管片截面的抗弯刚度越大、管片纵缝接头刚度越小、管片环分块数量越多,盾构隧道横向刚度有效率越小;盾构隧道横向刚度有效率不仅表征了管片纵缝接头对隧道横向刚度削弱的程度,也反映了管片纵缝接头转动变形而导致的管片环横向变形所占管片环横向总变形的比例,此比例越大,盾构隧道横向刚度有效率越小;反之亦然。

混沌掩码融合频谱分割拼接的多图像一次同步加密机制研究

为了解决当前多图像加密机制存在串扰效应以及密文失真等难题,提出了混沌掩码融合频谱分割拼接的多图像并行加密机制。引入频谱切割拼接技术,将多个明文压缩成一个混合频谱图像,以压缩数据量,提高运行效率。设计率失真控制优化技术,嵌入到频谱切割拼接机制中,优化失真值,控制图像压缩,减少失真度;再利用2D Logistic混沌映射对混合频谱进行置乱;结合混沌相位掩码,构造混沌变换函数,对置乱频谱进行双重加密。仿真实验结果表明:加密机制高度安全;密文频谱分布均匀,且具有优异的加密质量与强烈的密钥敏感性能,密文与明文间的均方误差非常高,而信噪比很低;且密文解密质量优异,有效消除了串扰效应。

导航下微创PLIF与传统PLIF治疗腰椎退变性疾病疗效比较

目的比较导航下微创腰椎后路椎体间融合术(posterior lumber interbody fusion,PLIF)及导航下传统PLIF治疗单节段病变的腰椎退行性疾病临床效果。方法回顾性分析106例PLIF治疗的单节段腰椎退变性疾病患者,42例采用导航辅助下微创(minimally invasive,MIS)减压、后路椎间融合、经皮椎弓根固定术治疗(A组),其中男24例,女18例;年龄21~72岁,平均54.3岁;病变位于L4~5节段20例,L_5S_1节段22例。64例患者采用导航辅助下传统开放减压、后路腰椎椎体间融合术治疗(B组),其中男33例,女31例;年龄23~74岁,平均56.7岁;病变位于L_(4~5)节段30例,L_5S_1节段34例。比较两组患者手术时间、术中C型臂X线机照射次数、术中出血量、术后引流量及术后并发症,并采用视觉模拟评分(visual analogue scale,VAS)评价治疗效果。结果所有患者均获得随访,两组术后均无感染,无脑脊液漏及神经损伤并发症发生。A组手术时间和术中透视次数多于B组(P<0.05),术中出血量和术后引流量A组明显少于B组(P<0.05)。两组术前VAS评分差异无统计学意义(P>0.05),术后5d、术后2周腰痛VAS评分A组优于B组(P<0.05),但术后12个月左右两组患者腰痛VAS评分差异无统计学意义(P>0.05)。术后腿痛VAS评分,两组差异无统计学意义(P>0.05)。两组术后5d、术后2周及末次随访腰痛和腿痛VAS评分分别与术前比较,差异均有统计学意义(P<0.01)。结论治疗单节段腰椎退行性疾病,导航辅助下微创PLIF与导航辅助下传统开放PLIF均能缓解患者腰痛、腿痛的症状,同样可以获得安全、有效的治疗效果,且导航下微创PLIF比导航下传统PLIF在术后短期内腰痛、手术出血量、术后引流量、术后下床活动时间方面优于开放手术。

隧道管片接头形式与接头刚度的研究概况

介绍了盾构法隧道装配式衬砌管片接头形式的分类,以及对管片接头进行模拟的接头模型,并归纳了研究接头模型的接头刚度的影响因素,最后指出运用有限元工具对接头进行精细化研究、探求接头尺寸效应对接头刚度影响的可行性与必要性。

剪扭复合作用下节段预制拼装桥干接缝剪力键抗剪性能试验研究

为研究剪扭复合作用对干接缝单键齿剪力键抗剪性能的影响,考虑偏载距、正应力水平以及键齿宽高比3种影响因素,设计、制作10组干接缝单键齿剪力键试件进行纯剪试验及剪扭复合试验,分析试件的开裂荷载、极限荷载及破坏形态等。结果表明:干接缝单键齿剪力键抗剪强度随扭矩增大而减小,与受纯剪作用试件相比,当偏载距分别为100 mm和200 mm(剪力键键齿厚度的1/4和1/2)时,开裂荷载分别减少25.13%和37.01%,极限荷载分别减少18.12%和26.45%;正应力增大时,试件开裂荷载与极限荷载均有所增加;不同键齿宽高比对极限承载力无明显影响。纯剪作用下键齿破坏时整体从根部被剪断,剪扭复合作用下键齿只有偏载侧部分破坏脱落。通过对比试验值与现有文献和规范中公式计算值发现,偏载距为键齿厚度的1/2时,试验值与计算值之比的平均值为0.61~0.76,建议现有计算公式中应考虑偏载距影响。

大型盾构管片接头高温张开与防水关系研究

为研究盾构管片接头在火灾高温下的防水情况,通过大型盾构管片接头高温试验和数值模拟,并结合接头橡胶条高温下的性能[1-2],对接头橡胶条耐水压值与张开量、温度的关系进行研究。结果表明:(1)数值模拟与高温试验得出的接头张开变形基本吻合。(2)提出了一系列张开量下的橡胶条温度与耐水压值关系曲线。当橡胶条温度小于120℃时,可按常温分析,其耐水压值只与张开量有关;当橡胶条温度在120~180℃时,可通过不同张开量下橡胶条耐水压值与温度的拟合曲线,计算橡胶条耐水压值;当橡胶条温度在180~200℃时,可通过插值计算出橡胶条耐水压值;当橡胶条温度高于200℃时,耐水压值为0。(3)通过不同工况下接头橡胶条的温度、张开量数组,可判断接头橡胶条的防水有效性。